Исследовательская работа ученика

Многие учёные считают, что в живом организме не только присутствуют все химические
элементы, но каждый из них выполняет определённую биологическую функцию и
немаловажное значение при этом играет их концентрация. В организме должно быть
постоянство химического состава. Избыток или недостаток приводят к нарушению
функционирования организма.
Гипотеза. А что может произойти при недостаточной концентрации фтора в
организме?
Актуальность.
Многие из нас знают, что фтор это бледно-жёлтый, химически активный, резко
пахнущий газ. Первым учёным, который предложил существование фтора был великий
химик Лавуазье, ещё в XVIII веке, но он не смог его выделить его из соединений. После
него получить фтор в свободном виде пытались многие известные учёные, но почти все
они либо стали инвалидами из-за этих опытов, либо погибли при их проведении. После
этого фтор и назвали «разрушающим», «несущим гибель». Как видите, фтор очень
опасен, и, тем не менее, элемент с такими свойствами является необходимым для
множества живых организмов, в том числе и для человека. Являясь основной
составляющей минерального обмена, фтор выполняет в нашем организме много
необходимых функций. От него зависит состояние костной ткани, её прочность и
твёрдость, правильное формирование скелета, состояние и рост волос, ногтей и зубов.
Фтор вместе с кальцием и фосфором предотвращает развитие кариеса. Тщательно изучив
доступную нам литературу, посвящённую токсикологии фтора, мы провели данную
исследовательскую работу.Актуальность темы заключается в том, что фтор может
влиять на здоровье человека и негативно, и положительно и одним из естественных
источников поступления фтора в организм человека является вода, поэтому мы занялись
мониторингом качества питьевой воды. В воде проблема дефицита фтора или, наоборот,
его избытка?
Цели исследования:
1. Определение содержания фтора в питьевой и минеральной воде, в фторсодержащих
зубных пастах.
2. Выявление причин поступления фтора в организм.
3. Выявление действия фтора на организм человека.
Задачи исследования:
1.Знакомство с теорией по данной проблеме.
2. Знакомство с оборудованием и приемами работы с иономером.
3. Определение проб воды на содержание фтора в различных питьевых источников
города Мамадыш.
4. Изучение минеральной воды на содержание фтора.
5. Изучение количества фтора в зубных пастах.
6. Провести биологическое исследование по изучению влияния зубных паст на зубную
эмаль учащихся моего класса.
7. Провести классные часы для учащихся «Как фтор влияет на организм человека.»
Методы исследования: получение информации из книг, журналов, из Интернета;
анализ,ионометрический, статистический, наблюдение, прогнозирование.
Место проведения:
- МБОУ «СОШ №1 г. Мамадыш»;
- Территориальный отдел Управления Роспотребнадзора по РТ в Мамадышском районе и
городе Мамадыш;
- Центральная районная больница.
Одним из обязательных показателей качества питьевой воды является фтор. Об
экологической значимости этого элемента свидетельствуют многочисленные данные о
связи здоровья людей с количеством поступающего в их организм фтора. Так, например,
известно, что в районах с высокой концентрацией фторидов в питьевой воде
наблюдается эндемическое, то есть свойственное данной местности, заболевание,
называемое флюороз. Отложение труднорастворимых соединений фтора в костной ткани
приводит к уплотнению костей, серьёзным поражениям слизистых, печени,
поджелудочной железы. В случае длительного поражения организма фтором на зубах
наблюдаются жёлто-коричневые солевые наросты, мешающие пережевыванию и
усвоению пищи.
Наиболее часто флюороз встречается в районах, использующих подземные воды на
питьевые нужды. Помимо того, что в высоких концентрациях фтор приводит к развитию
флюороза, установлена его канцерогенная опасность. В 1960 году Национальная
программа США по токсикологии показала, что фтор вызывает рак. На основании
многолетних исследований в России была определена предельно допустимая
концентрация (ПДК) фтора в питьевой воде. Для районов эта гигиеническая норма
соответствует 1,5 мг/л.
В это же время накоплено много данных о том, что фтор является одним из необходимих
человеку микроэлементов. Фтор очень нужен для правильной минерализации костной и
зубной тканей, для повышения их устойчивости. Зубная эмаль образована природным
труднорастворимым соединением – гидроксиаппатитом кальция. Если целостность
кристаллической решётки эмали нарушена кислотным или механическим воздействием
при приёме пищи, а естественного запаса «строительного материала» не хватает,
возникает кариес. Было обнаружено, что фтор в соединении с кальцием помогает
организму защитить нарушенную зубную ткань. Потребность взрослого организма в
этом элементе составляет около 3 мг/ сутки. До 70% фтора попадает в наш организм с
питьевой водой и 30% - с пищей.
В природных водах фтор находится в виде фтор-иона и комплексных ионов. Содержание
фтора в речных водах колеблется от 0,05 до 1,9 мг/л, в подземных водах – от 0,3 до 4,6
мг/л и более.
Каждый день рекламные ролики сообщают нам о необходимости укрепления зубной
эмали с помощью фторсодержащих зубных паст. В газете и журналах приводятся
впечатляющие цифры, свидетельствующие о необходимости профилактики кариеса.
Вместе с тем мы понимаем, что в зависимости от содержания фтора в доступной нам
питьевой воде рекомендации по использованию фторсодержащих паст могут несколько
отличаться с теми, которые мы слышим по телевизору – «чем больше фтора в пасте, тем
она лучше».
Тщательно изучив доступную нам литературу, посвящённую токсикологии фтора, мы
задались вопросом о том, насколько актуальна для проживающих в Мамадыше
насыщенность питьевой воды фтором, мы занялись мониторингом качества питьевой
воды - проблема дефицита фтора или, наоборот, его избытка.
Моё исследование мы проводили с октября 2012 года по февраль 2013 года.
Желая проконтролировать обеспеченность питьевой воды фтором, мы измеряли
концентрацию фтора в воде школьного водопровода, СОШ №4, Родника под горой
Пузанка, родника в деревне Нижняя Ошма, а также в воде, поступающей в квартиры
учащихся школы.
Отбирая пробы, мы учитывали колебания концентраций элементов в водо-разводящей
сети города в зависимости от времени суток. Ночью, когда вода в жилой зоне
практически не потребляется, её качество, как правило, лучше, нежели утром, в обед и
вечером – в периоды наивысшего водоразбора. Поэтому все пробы мы отбирали утром
из крана с холодной водой в домах, расположенных в радиусе от 500м до 4-х км от
школы.
Для измерений фторидов использовались фторселективный электрод и иономер.
Приготовление растворов проводили непосредственно перед выполнением анализа.
Было установлено, что концентрация фтора в питьевой воде нашего района колеблется
от 0,15 до 0,23 мг/л.
Такого количества недостаточно для поддержания баланса этого микроэлемента в
организме. Из-за финансовых трудностей такие богатые фтором продукты, как морская
рыба и консервы из неё, мясо креветок, грецкие орехи, многим не по карману.
В следствии нехватки фтора в рационе жителей Мамадыша около двух третей населения
поражено кариесом. Статистические данные по этому заболеванию в городе показывают
что, что поражено 97% взрослых и 94% детей. В Европе удаление постоянного зуба у
ребёнка – это чрезвычайное событие. В Финляндии за прошлый год у детей не был
удалён ни один постоянный зуб.
В связи со фтородефицитом начиная с 80-х годов в мире внедряются все новые
технологии по искусственному фторированию питьевой воды и пищевых продуктов, а
также по производству зубных паст со фтором. Учёные утверждают, что применение
фтористой профилактики позволяет снизить риск заболевания кариесом на 20-60%.
Концентрация фтора в питьевой воде, пробы которой отобраны в
радиусе от 500 м до 4-х км от средней общеобразовательной школы №1
г. Мамадыш
Место отбора пробы водопроводной
воды
СОШ №1
СОШ №4
Ленина,74
Энгельса, 60
Строителей, 21
Родник
(под г. «Пузанка»)
Родник в деревне Нижняя Ошма
Среднее по г. Мамадыш
Концентрация фтора, в мг/л
0,17
0,20-0,22
0,16
0,15
О,18
0,19
0,20
0,20
Преимущество употребления фторсодержащих продуктов в пищу по сравнению с
использованием паст и жвачки заключается в следующем: фтор, поступающий в
желудок, всасывается в кишечнике и затем попадает с током крови не только в зубную
эмаль, как фтор из зубной пасты и жвачки, но и внутрь зуба, а также в остальные кости.
Поэтому очевидна рекомендация стараться больше пить и есть богатые фтором воду и
продукты, нежели жевать фторсодержащую жвачку.
Из публикаций учёных мы узнали, что этот важный для здоровья зубов элемент содержат
многие минеральные воды. В качестве примера в публикации были приведены торговые
названия «Дарида», «Улыбка» и «Веселье». Эта продукция не продаётся в Мамадыше.
Мы решили проконтролировать содержание фтора в других, доступных нам
минеральных бутилированных водах. Для этого мы подвергли анализу боржоми в
пластиковых зелёных литровых бутылках, боржоми в стеклянных пол литровых
бутылках.
Оказалось, что наиболее богата фтором минеральная вода «Боржоми» в зелёных
пластиковых бутылках. Наименьшее количество фтора было обнаружено в боржоми в
стеклянных пол литровых бутылках.
Концентрация фтора в минеральной воде «Боржоми».
«Боржоми»
бутылках.
0,17 мг/л
в
зелёных
пластиковых «Боржоми» в стеклянных пол литровых
бутылках.
0,12 мг/л
Кроме минеральных вод, для восполнения запаса фтора в организме можно использовать
пищевую соль, обогащённую фтором, например, соль с торговым именем «Полесье».
Другим эффективным способом борьбы с фтор дефицитом является использование
фторсодержащих зубных паст. При правильном использовании зубная паста может
восполнить около 30% суточной нормы фтора.
Обычно на упаковке зубной пасты указывается, какое количество фтора и других
минеральных веществ она содержит. Тем не менее на некоторых из них, несмотря на
указание о том, что эта паста – фторсодержащая, концентрация не была проставлена
(«Жемчуг», «Маклинз»). Мы задались вопросом, какая же из паст, используемых
учащимися нашего класса, наиболее богата этим элементом. В исследование мы выбрали
следующие пасты: «Маклинз», «Пепсодент ультра», «Блендамет сода бикарбонат»,
«Колгейт», «Аквафреш», «Сигнал», «Жемчуг».
Растворяя навеску пасты в дистиллированной воде, мы приготавливали суспензию, в
которой измеряли концентрацию фтора.
Наиболее богата фтором паста «Сигнал». Измеренная концентрация соответствует
заявленной на упаковке. Несколько меньшее количество найдено в пастах «Блендамет
сода бикарбонат» и «Колгейт». Пасты же «Маклинз», «Пепсодент ультра», «Аквафреш»,
«Сигнал», «Жемчуг» незначительно отличаются друг от друга по содержанию фтора.
Концентрация фтора в различных зубных пастах
Наименование зубной пасты
Пепсодент ультра
Маклинз
Жемчуг
Аквафреш
Колгейт
Блендамет сода бикарбонат
Сигнал
Концентрация фтора, в мг/кг
119
141
142
178
1238
1313
1492
С целью определения влияния зубных паст на эмаль зубов мы выбрали определённую
группу учащихся из моего класса, которые в течение 2,5 месяцев чистили зубы
определённой зубной пастой, такими как « Блендамет сода бикарбонат» , «Колгейт»,
«Маклинз», «Пепсодент ультра», «Аквафреш», «Сигнал», «Жемчуг». Систематически
посещали стоматолога и по результатам наблюдений сделали вывод, что за 2,5 месяца во
всех изучаемых группах произошли примерно одинаковые изменения. Произошли
изменения и в свойствах эмали, в частности, в проницаемости эмали белых кариозных
пятен, которые наиболее выражены в группе использующих пасту "Blend-a-med".
Проведенное исследование дает полное основание сделать следующие выводы:
1. Любые, фторид содержащие зубные пасты, содержащие свободный фтор, показали
близкий механизм воздействия их на состояние полости рта, независимо от
концентрации и физико-химического состава.
2. За 2,5 месяца во всех изучаемых группах произошли примерно одинаковые изменения.
3. Произошли изменения и в свойствах эмали, в частности, в проницаемости эмали
белых кариозных пятен, которые наиболее выражены в группе использующих пасту
"Blend-a-med".
4. Для изучения специфического влияния фторид содержащих зубных паст на патологию
твердых тканей зубов необходимы более длительные сроки - не менее года.
Выводы:
Таким образом, из проведённой работы можно сделать несколько выводов.
В водопроводной воде нашего района содержится недостаточное количество фтора.
Питьевая вода, потребляемая жителями г. Мамадыш, не содержит опасного количества
фтора, поэтому риск заболеваний флюорозом в нашем районе отсутствует.
Концентрация фтора в питьевой воде ниже оптимальной для нормального питания
костной и зубной ткани фтором.
Рекомендации.
Для предупреждения заболеваний кариесом, для восполнения костной ткани жителям
города Мамадыш следует употреблять в пищу продукты и пить минеральные воды,
богатые фтором, такие как фторированная питьевая вода, пищевая соль, зубные пасты,
жвачка с фтором.
Использованная литература:
1 Бутвиловский А.В., Барковский Е., Кармалькова И.С. Химические основы
деминерализации и реминерализации эмали зубов // Вестник ВГМУ. – 2011. – Т.
10. – № 1. – С. 138-144.;
2 ГОСТ 23268.18 – 78 Воды минеральные питьевые лечебные, лечебно-столовые и
природные столовые (Методы определения фторид-ионов);
3 Журнал: “Вестник стоматологии” , 1995 год, №3;
4 Журнал: “ Гигиена и санитария” 1999 год, №6;
5 Журнал: “Медицинская консультация” 1995 год, №2;
6 Журнал: “Новое в стоматологии” 1996 год, №4;
7 Журнал: “Стоматология для всех” 2006 год, №2-3;
8 “Профилактика кариеса препаратами фтора” Мамадышская ЦРБ, 2012 год
Приложение
Зубные пасты для детей
В настоящее время предпочтение отдается фторсодержащим пастам с пониженным
содержанием ионов фтора в них. В среднем в пастах, рассчитанных на детей до 4 лет,
содержание фтора не должно превышать 500 ppm. Это еще обусловлено тем, что дети
заглатывают до 30% пасты во время гигиенической процедуры. Следует уяснить
следующие положения: в местах проживания с повышенным и высоким содержанием
соединений фтора (1,5 и более мг/л) в питьевых водоисточниках вообще не следует
использовать фторсодержащих паст. В больших концентрациях фтор ядовит и опасен,
одним из проявлений длительного потребления соединений фтора внутрь является
развитие заболевания – флюороза.
В местах, где питьевые водоисточники не содержат фтористых соединений и
других микроэлементов, зубная паста с фтором может стать его единственным
источником. Поэтому, если дети, проживающие, к примеру, в г.Санкт-Петербурге,
заглатывают зубную фтористую пасту, то опасаться тут нечего – тем самым, они хоть
как-то восполняют потребность организма. Только пероральное потребление соединений
фтора ведет к образованию стойкого соединения фторапатита, которое значительно
укрепляет эмаль зубов.
Далеко не все фтористые соединения, входящие в состав зубных паст, действуют
одинаково. По степени убывания активности их следует разместить следующим образом:
аминофторид, фторид олова, фторид натрия (NaF), монофторфосфат натрия и
фторофосфат натрия (Na2PO3F). Фтористые соединения способны образовывать
поверхностный защитный слой на зубе. Этот слой состоит из фторида кальция (CaF2).
Аминофторид создает высокостабильный защитный слой, монофторфосфат натрия
образует сравнительно легко смываемый защитный слой, NaF образует нестабильный
слой, a Na2PО3F вообще его не образует. Кроме этого, фтор нарушает метаболизм
бактерий, тем самым, действуя как антибактериальный агент. В свою очередь, снижение
числа бактерий приводит к снижению количества выделенных ими кислот,
следовательно, кислотная атака на твердые ткани зубов будет менее интенсивной. С этих
позиций
мы
можем
их
также
рассматривать
как
антикариесный
и
противовоспалительный агент.
В последнее время в зубных пастах, рассчитанных на молочные зубы, рН среды
значительно сдвинуто в кислую сторону, и составляет менее 5,5. Подобное явление
обусловлено тем, что, как показали исследования последних лет, в кислой среде ионы
фтора значительно легче проникают в твердые ткани молочных зубов и способствуют
процессам реминерализации, препятствуя, тем самым, процессам деминерализации.
С тем, чтобы дети не ели зубную пасту, как лакомство, все реже в их составе
используют фруктовые отдушки, типа малины с клубникой. В последнее время отдается
предпочтение нейтральной мятной отдушке, которая не только хорошо дезодорирует, но
и не вызывает позыва заглотить пасту.
Жидкие средства гигиены полости рта для детей
Все жидкие СГПР для детей производятся на безалкогольной основе, т.е. в них не
используется спирт в качестве консерванта, чаще это бывают такие антисептики,
обладающие выраженными антибактериальными свойствами, как триклозан и
цетилперидиум хлорид. За счет них ополаскивателям для рта также придаются
антиплаковые свойства, т.е. способность препятствовать образованию и формированию
мягкого зубного налета. При воспалительных процессах также рекомендуется
использовать растворы трав и растений, приготовленные перед употреблением. В этих
случаях предпочтение отдается ванночкам, а не полосканиям.
Интердентальные средства гигиены для детей
Интердентальные средства гигиены для детей отдельно не производятся, но так как
ребенок может и должен их применять, то практика показала, что 4-летний ребенок легко
может научиться пользоваться зубной нитью, и его несложно этому обучить.
Использование интердентальных СГПР с раннего возраста показывает их большую
эффективность в профилактике кариеса и болезней пародонта, а также подтверждает, что
значительно проще выработать мотивированный подход к уходу за межзубными
промежутками, который сохраняется на всю жизнь. Ребенок может использовать
практически все интердентальные СГПР (флоссы, тэйп, флоссетты, ершики).
Единственно, не рекомендуется прибегать к зубочисткам, особенно деревянным,
так как значительно возрастает травмоопасность. Только эффективное механическое
очищение зубов и ортодонтических конструкций может препятствовать развитию налета,
а как следствие этого – кариеса зубов, заболеваний пародонта (в первую очередь,
гингивит), деминерализации эмали вокруг ортодонтических конструкций в полость до
отставания брикета вместе с частью деминерализированной эмали. В такой ситуации
искажается вся направленность действия СГПР из-за отсутствия их правильного,
целевого и регулярного использования.
Теоретически мы выделяем три основные группы СГПР для подростков:
1. зубные пасты;
2. жидкие средства ГПР;
3. интердентальные средства гигиены.
Содержание соединений фтора в зубных пастах, рассчитанных на подростков, включая
период сменного прикуса, выше чем в детских и в среднем составляет 1000 ppm.
Жидкие средства ГПР и средства интердентальной гигиены для подростков те же,
что производятся и для взрослых. Единственно, не рекомендуется использовать алкоголь
содержащие жидкие СГПР (эликсиры, ополаскиватели и т.п.).
Основная направленность всех средств гигиены полости рта для детей и
подростков – максимальная эффективность удаления зубного налета с зубов и десен, что
препятствует развитию основных стоматологических заболеваний.
Продукты питания, особенно богатые фтором
Содержание
Продукты питания
Фтора в мг
Морская рыба:
150 г трески
150 г морского окуня
150 г пикши
150 г сельди, скумбрии
0,105
0,210
0,240
0,525
Пресноводная рыба:
150 г угря
0,240
150 г лосося
0,870
Рыбные
продукты
длительного
хранения:
45 г копченой сельди
0,160
45 г лосося
0,200
45 г вяленой трески
0,225
45 г филе сельди в томатном соусе 0,960
Птица:
150 г куриной грудки
0,210
100 г куриной печени
0,190
Хлебопродукты:
60
г гречихи,
(очищенного)
зернового
хлеба
0,100
Динамика распространения кариеса у детей, принимающих фторированную соль